可靠性理论及其发展

1、可靠性理论的发展历程

•可靠性的准备及萌芽期

–上世纪30～40 年代期间开始形成可靠性概念，这一阶段的活动主要集中在德国和美国

•可靠性理论的兴起及形成

–20 世纪50 年代初，美国在朝鲜战争中发现不可靠的电子设备不仅影响战争的进行，而且需要大量的维修费用。以1957 年发表了第一份可靠性研究报告《军用电子设备可靠性》为标志

•可靠性理论迅速发展阶段

–上世纪60 年代是美国航空及航天工业迅速发展的年代，故被称为“宇航年代”。以《电子设备可靠性预计手册》的颁布

为标志

•可靠性工程深入发展的阶段

–航空、航天及军事装备的需求

•技术的深入发展

•广泛的工程应用

4、目前可靠性工作的反思

•难以制定有效维修保障方案

–由于可靠性工作结果的输出对故障的预计或分析的

故障信息不准确，使得难以制定有效的维修和保障

计划，比如会出现“维修过剩”或“维修不足”的情况,

保障资源的配备也困难。

•仅根据内外场故障数据的统计推断是不够的。

•必须在可靠性数学基础上，强调对可靠性故障物理学的研究，发展基于故障物理的可靠性技术，以充分了解产品的故障模式、故障机理和故障位置等信息，才能采取适当措施防止这些潜在故障的发生，并对产品可靠性进行有效设计和正确评价。

器件对电子设备，其故障可能发生在器件内部

元器件-PCB的互连位置等处。

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故障模型模型基本输入：产品设计信息、局部位置的应力历程

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1、基于故障物理的可靠性理论基础

•产品强度分布-双峰模型

使用初期：早期故障率较高

稳定期：故障率最低，随机性；

寿命后期：故障率也会高，故障主要是由疲劳导致；

早期故障不能用传统的晚期故障可靠性模型来解释。

解释早期故障的强度分布也不能解释晚期故障特性；

一种简单统计分布不能完全解释浴盆曲线。

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障机理。

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响应面界限图

多学科优化

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2、基于故障物理的可靠性分析设计方法

•几种有效的现代可靠性设计方法

–基于故障物理的可靠性建模和仿真分析

•确定寿命期工作和载荷条件－环境和工作载荷预计

•确定产品的设计信息－可靠性虚拟样机

•按照应力损伤的途径对潜在故障进行分析

概率分

布

产品最小无故障工作时间T